DE19757197A1

DE19757197A1 - Manufacturing method for micromechanical device, esp. for resonant oscillating mirror device

Info

Publication number: DE19757197A1
Application number: DE19757197A
Authority: DE
Inventors: Karsten Funk; Wilhelm Dr Frey
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 1999-06-24
Also published as: DE59811004D1; EP0976005B1; US6369931B1; WO1999032919A1; JP4401442B2; EP0976005A1; JP2001513223A

Abstract

A micromechanical device is produced by etching a triple layer structure (10, 20, 30) to form a rib-connected island region (40) which can move, especially by rib torsional oscillation, into an etched opening (70). A micromechanical device is produced by (a) etching the first layer (10) of a triple layer structure (10, 20, 30) down to the second layer (20) to produce an island region (40) connected by one or more ribs (50) to a surrounding first layer region (60); and (b) etching a region (70) of the third layer (30) up to the second layer (20) and removing a second layer region (75) below the island (40) to allow rib movement, especially torsional oscillation, of amplitude such that part of the island region (40) can enter the etched third layer region (70). Preferred Features: Step (b) may comprise anodic back face etching to make the third layer region porous and then removing this porous region directly in the anodizing electrolyte. The triple layer structure may be an SOI structure.

Description

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfah ren für eine mikromechanische Vorrichtung, insbesondere für einen mikromechanischen Schwingspiegel.The present invention relates to a manufacturing process ren for a micromechanical device, in particular for a micromechanical oscillating mirror.

Obwohl auf beliebige mikromechanische Vorrichtungen anwend bar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrun deliegende Problematik in bezug auf einen mikromechanischen Schwingspiegel erläutert.Although applicable to any micromechanical devices bar, the present invention as well as the green The fundamental problem with regard to a micromechanical Vibration mirror explained.

Es existieren mehrere Designvarianten für mikromechanische Schwingspiegel. Beispielsweise kann eine Aluminium-Membran durch elektrostatische Kräfte ausgelenkt werden, wie in Texas Instruments, L.J. Hornbeck, Proc. Soc. Photo-Opt. In strum. Eng. 1150 (1989) 86; J. Bühler et al. J. MEMS 6 (1997) 126 offenbart.There are several design variants for micromechanical Oscillating mirror. For example, an aluminum membrane be deflected by electrostatic forces, as in Texas Instruments, L.J. Hornbeck, Proc. Soc. Photo opt. In strum. Closely. 1150 (1989) 86; J. Buehler et al. J. MEMS 6 (1997) 126.

Über bewegliche Spiegel aus monokristallinem Silizium (IBM, K.E. Petersen, IBM J. Res. Develop. 24 (1980) 631) oder aus Polysilizium (CSEM, V.P. Jaecklin et al., Proc. IEEE Micro Electro Mech. System Workshop, FL, USA (1993) 124) wird ebenfalls berichtet. Via movable mirrors made of monocrystalline silicon (IBM, K.E. Petersen, IBM J. Res. Develop. 24 (1980) 631) or from Polysilicon (CSEM, V.P. Jaecklin et al., Proc. IEEE Micro Electro Mech. System Workshop, FL, USA (1993) 124) also reported.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problematik besteht darin, daß diese Konzepte vor allem bei großen Spiegeln mit Lateraldimensionen im Bereich von einigen 100 µm lediglich kleine Winkelauslenkungen im Bereich von weni gen Grad erlauben, was auf die beschränkte maximal mögliche Randauslenkung zurückzuführen ist. Bei oberflächen-mikro mechanischen Konzepten wird die Randauslenkung durch den kleinen Substratabstand von einigen wenigen Mikrometern be grenzt, während bei den bulk-mikromechanischen Komponenten die dicken Torsionsfederaufhängungen auch bei großen An triebsspannungen nur relativ geringe Torsionswinkel zulas sen bzw. Herstellungstoleranzen große Streuungen der Spie geleigenschaften hervorrufen.The problem underlying the present invention is that these concepts are especially great Mirror with lateral dimensions in the range of a few 100 µm only small angular deflections in the range of weni degrees allow what is limited to the maximum possible Edge deflection is due. With surface micro mechanical concepts, the edge deflection is caused by the small substrate spacing of a few micrometers limits while bulk micromechanical components the thick torsion spring suspensions even with large An drive voltages only allow relatively small torsion angles large manufacturing tolerances cause gel properties.

VORTEILE DER ERFINDUNGADVANTAGES OF THE INVENTION

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren mit den Merkma len des Anspruchs 1 weist gegenüber den bekannten Lösungs ansätzen den Vorteil auf, daß große Auslenkwinkel erreicht werden können, ohne daß die Prozeßtechnologie erschwert ist.The manufacturing method according to the invention with the Merkma len of claim 1 points over the known solutions approach the advantage that large deflection angle is reached can be made without the process technology difficult is.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee be steht darin, daß eine mikromechanische Vorrichtung, insbe sondere eine resonante Schwingspiegelvorrichtung aus Sili zium, an Verbindungsstegen, vorzugsweise langen Balken aus Silizium, derart freibeweglich aufgehängt ist, daß er sich um seine Längsachse drehen kann. Darunter ist das Bulkmate rial vollständig entfernt, d. h. der Wafer lokal durchlö chert, so daß die Vorrichtung um die Verbindungsstege Tor sionsschwingungen ausführen kann, die eine solche Amplitude aufweisen, daß ein Teil der Vorrichtung in den Bereich des entfernten Bulkmaterials hineinragt.The idea underlying the present invention be is that a micromechanical device, esp in particular a resonant oscillating mirror device made of Sili zium, on connecting bridges, preferably long beams Silicon, suspended so freely that it can can rotate about its longitudinal axis. Below that is the Bulkmate rial completely removed, d. H. the wafer locally chert, so that the device around the connecting webs gate sionsschwingen can perform such an amplitude have that part of the device in the area of removed bulk material protrudes.

Im Fall einer resonanten Schwingspiegelvorrichtung dient die reflektierende Fläche des Spiegels gleichzeitig als Ak tor zur Verstellung des Spiegels. Eine zum Beispiel durch justiertes Gegenbonden unter dem Spiegel plazierte Gegen elektrode bildet mit der Spiegelfläche einen Kondensator. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung wird das Spiegel element ausgelenkt. Die Vorrichtung kann bei Umgebungsdruck betrieben werden, da aufgrund des großen Abstandes zwischen Spiegel und gegengebondeten Antriebselektroden nur eine re lativ geringe Luftreibung vorhanden ist. Wird das Spiegele lement durch die Aktoren in seiner mechanischen Resonanz angeregt, so wird die durch die elektrostatischen Kräfte erreichbare Auslenkung des Aktors durch den Faktor der me chanischen Güte überhöht.In the case of a resonant oscillating mirror device the reflecting surface of the mirror at the same time as Ak Gate to adjust the mirror. For example, by adjusted counter-bonding placed under the mirror electrode forms a capacitor with the mirror surface. By applying an electrical voltage to the mirror element deflected. The device can operate at ambient pressure be operated because of the large distance between Mirror and counter-bonded drive electrodes only one right relatively low air friction is present. Will the mirror element by the actuators in its mechanical resonance excited by the electrostatic forces achievable deflection of the actuator by the factor of the me exaggerated Chinese goodness.

In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbil dungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Herstellungsverfahrens.Advantageous further developments can be found in the subclaims Developments and improvements of that specified in claim 1 Manufacturing process.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung erfolgt zunächst das Durchätzen des Bereichs der dritten Schicht, danach das Durchätzen der ersten Schicht und danach das Entfernen des Bereichs der zweiten Schicht.According to a preferred development, this is done first Estimating the area of the third layer, then the Etching through the first layer and then removing the Area of the second layer.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Durchätzen des Bereichs der dritten Schicht durch eine ani sotrope Rückseitenätzung. Mit etablierten Naßätzverfahren, z. B. KOH, TMAH, können kostengünstig tiefe Strukturen in Silizium geätzt werden. Auf die Strukturierung wirkt sich die Notwendigkeit von Kompensationsstrukturen zum Schutz konvexer Ecken aus.According to a further preferred development, this is done Through the area of the third layer by ani sotropic backside etching. With established wet etching processes, e.g. B. KOH, TMAH, can inexpensively deep structures in Silicon are etched. The structuring affects the need for compensation structures for protection convex corners.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Durchätzen der ersten Schicht durch eine Trockenätzung. Mit Naßätzverfahren können mikromechanische Federaufhängungen prozeßsicher nur mit Lateraldimensionen von < 100 µm reali siert werden. Demgegenüber können in der Oberflächenmikro mechanik durch Trockenätzprozesse (Plasmatrenchen) beliebi ge Strukturen mit Lateraldimensionen von 10 µm und darunter mit großen Aspektverhältnissen senkrecht ins Substrat ge ätzt werden. Allerdings ist ein Tiefätzen < 100 µm aus Ko stengründen nicht effektiv praktikabel.According to a further preferred development, this is done Etching through the first layer by dry etching. With Wet etching processes can use micromechanical spring suspensions reliable only with lateral dimensions of <100 µm reali be settled. In contrast, in the surface micro mechanics by dry etching processes (plasma trench) structures with lateral dimensions of 10 µm and below with large aspect ratios vertically into the substrate be etched. However, deep etching is <100 µm from Ko reasons are not effectively practicable.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Mikro spiegels mit großen Auslenkwinkeln besteht vorzugsweise aus einer Kombination von einerseits lateral hochauflösendem Trockenätzen der Spiegelstruktur und andererseits dem übli chen Tiefätzen der Rückseitenstruktur.The inventive method for producing a micro mirror with large deflection angles preferably consists of a combination of laterally high resolution Dry etching of the mirror structure and on the other hand the übli Chen deep etching of the back structure.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt zu nächst das Durchätzen der ersten Schicht und danach das Entfernen des Bereichs der zweiten Schicht und das Durchät zen des Bereichs der dritten Schicht.According to a further preferred development, first the etching through of the first layer and then that Remove the area of the second layer and the throughput area of the third layer.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt das Durchätzen des Bereichs der dritten Schicht durch eine ano dische Rückseitenätzung zum Porösmachen des Bereichs der dritten Schicht und anschließendes Entfernen des porös ge machten Bereichs. In diesem Fall ist kein Vorderseiten schutz (Schutzschicht oder Ätzdose) notwendig, sondern nur eine Rückseitenmaske, beispielsweise aus Gold oder oder Chrom/Gold oder SiO₂+Cr+Au etc., notwendig. Bei den großen Elementen ist der Flächenverbrauch bei (100)-Standard- Wafern im Vergleich zu KOH-geätzten Rückseitenkavernen deutlich verkleinert.According to a further preferred development, the area of the third layer is etched through an anodic rear-side etching for making the area of the third layer porous and then removing the area made porous. In this case, no front protection (protective layer or etching box) is necessary, only a back mask, for example made of gold or or chrome / gold or SiO ₂ + Cr + Au etc., is necessary. For the large elements, the area required for ( 100 ) standard wafers is significantly reduced compared to KOH-etched rear caverns.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird der Be reich der zweiten Schicht direkt im Anodisierelektrolyt entfernt. Es ist kein zusätzliches Ätzen der mittleren zweiten Schicht, z. B. Opferoxidätzen, notwendig, denn die zweite Schicht, z. B. das Oxid, wird durch den Anodisier-Elek trolyten geätzt. Das Anodisieren ist im übrigen in der Halbleiterfertigung unkritisch, es werden kein KOH und kein NaOH usw. verwendet, sondern CMOS-kompatible Prozeßflüs sigleiten, wie z. B. Flußsäure und DI-Wasser.According to a further preferred development, the Be the second layer directly in the anodizing electrolyte away. It is not an additional middle etch second layer, e.g. B. sacrificial oxide etching, necessary because second layer, e.g. B. the oxide is by the anodizing elec trolytes etched. The anodizing is in the Semiconductor manufacturing is not critical, there will be no KOH and no NaOH etc. used, but CMOS-compatible process flows sigleiten, such as B. hydrofluoric acid and DI water.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erfolgt ein Aufbringen von Gegenelektroden auf einem Sockel und Bonden des Sockels auf die dritte Schicht derart, daß die Gegen elektroden im wesentlichen gegenüber dem Inselbereich lie gen. Die Gegenelektroden zum kapazitiven Antrieb des Spie gels werden dabei zweckmäßigerweise auf geeignetem isolie renden Material gegengebondet.According to a further preferred development, a Application of counter electrodes on a base and bonding of the base on the third layer such that the counter electrodes lie essentially opposite the island area The counter electrodes for the capacitive drive of the game gels are expediently on suitable isolie counter-bonded material.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird eine Sol-Struktur mit einer SOI-Schicht, welche unter Zwischen setzen einer Isolationsschicht auf einer Siliziumsubstrat schicht vorgesehen ist, als die dreischichtige Struktur be reitgestellt. Dies ist eine übliche Standardstruktur in der Mikromechanik.According to a further preferred development, a Sol structure with an SOI layer, which under intermediate put an insulation layer on a silicon substrate layer is provided as the three-layer structure provided. This is a common standard structure in the Micromechanics.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden als Verbindungsstege schmale Bereiche der ersten Schicht ver wendet werden, die durch eine geeignete Maskengeometrie durch den Ätzprozeß gebildet werden. Diese können im Fall der Schwingspiegelvorrichtung als Torsionsfedern dienen.According to a further preferred development, Connecting bars ver narrow areas of the first layer be applied by a suitable mask geometry are formed by the etching process. This can in the case the oscillating mirror device serve as torsion springs.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung werden als Verbindungsstege schmale Bereiche einer vorzugsweise metal lischen Zusatzschicht verwendet. Diese können im Fall der Schwingspiegelvorrichtung als Torsionsfedern dienen. Bei Realisierung anderer Vorrichtungen können die Verbindungs stege auch als Lagerelemente dienen.According to a further preferred development, Crosspieces narrow areas of a preferably metal additional layer used. In the case of Oscillating mirror device serve as torsion springs. At Realization of other devices can make the connection webs also serve as bearing elements.

ZEICHNUNGENDRAWINGS

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er läutert.Embodiments of the invention are in the drawings shown and in the description below he purifies.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1a-1e eine Querschnittsdarstellung der Prozeß schritte gemäß einer ersten bevorzugten Aus führungsform des erfindungsgemäßen Verfah rens zur Herstellung eines Schwingspiegels; Fig. 1a-1e is a cross-sectional view of the process steps according to a first preferred executive form of the invention procedural proceedings for the preparation of an oscillating mirror;

Fig. 2a-2e eine Querschnittsdarstellung der Prozeß schritte gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver fahrens zur Herstellung eines Schwingspie gels; und FIGS. 2a-2e is a cross-sectional view of the process steps according to a second preferred embodiment of the process according to the invention for producing a driving oscillation Spie gels; and

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Schwingspiegel im Prozeßstadium von Fig. 1d bzw. Fig. 2d. Fig. 3 is a plan view of the oscillating mirror in the process stage of Fig. 1d and Fig. 2d.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

Fig. 1a-1e zeigen eine Querschnittsdarstellung der Pro zeßschritte gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Schwingspiegels. Fig. 1a-1e show a cross-sectional view of the Pro zeßschritte according to a first preferred embodiment of the inventive method for producing an oscillating mirror.

In Fig. 1a ist eine SOI-Waferstruktur mit einer SOI-Schicht 10, welche unter Zwischensetzen einer Isolations schicht 20 (z. B. einer Oxidschicht) auf einer Silizium substratschicht 30 vorgesehen ist, dargestellt.In FIG. 1 a, an SOI wafer structure with an SOI layer 10 is shown , which is provided on an silicon substrate layer 30 with the interposition of an insulation layer 20 (for example an oxide layer).

Gemäß Fig. 1b wird die Siliziumsubstratschicht 30 bis zur Isolationsschicht 20 durch Naßätzen durchgeätzt. Dies ge schieht zweckmäßigerweise mit TMAH, KOH und wird bei einem vorderseitig ätzgeschützen und rückseitig maskierten SOI-Wafer zur Erzeugung eines Kavernenbereiches 70 durchge führt. According to Fig. 1b, the silicon substrate layer 30 is etched to the insulating layer 20 by wet etching. This is done expediently with TMAH, KOH and is carried out in the case of a front-side etching-protected and rear-side masked SOI wafer for producing a cavern area 70 .

Gemäß Fig. 1c erfolgt darauf ein Durchätzen der SOI-Schicht 10 bis zur Isolationsschicht 20 zum Erzeugen eines auf der Isolationsschicht 20 liegenden Inselbereichs 40, der über zwei Verbindungsstege 50 (vergl. Fig. 3) mit dem den Inselbereich 40 umgebenden Bereich 60 der SOI-Schicht 10 verbunden ist. Das Ätzen geschieht nach einer Belackung des Rückseiten-Kavernenbereichs 70 mittels eines geeigneten Trockenätzverfahrens, beispielsweise Plasmatrenchen. So wird unter Zurückbelassung von den maskierten Verbindungs stegen 50 die Spiegelstruktur mit Federaufhängungen in das dünne Silizium der SOI-Schicht 10 strukturiert.According to FIG. 1c, the SOI layer 10 is etched through to the insulation layer 20 to produce an island region 40 lying on the insulation layer 20 , which is connected to the region 60 of the SOI surrounding the island region 40 via two connecting webs 50 (see FIG. 3) Layer 10 is connected. The etching takes place after the rear side cavern area 70 has been lacquered by means of a suitable dry etching method, for example plasma trenchers. Thus, leaving the masked connecting webs 50 behind, the mirror structure with spring suspensions is structured into the thin silicon of the SOI layer 10 .

Gemäß Fig. 1d wird durch das Ätzen der Isolationsschicht 20 in der Gasphase oder durch eine naßchemische Ätzung die Spiegelstruktur freitragend durch die Ausbildung des ent fernten Bereichs 75 der Isolierschicht 20.According to FIG. 1d, the mirror structure becomes cantilevered by the etching of the insulation layer 20 in the gas phase or by wet chemical etching through the formation of the distant region 75 of the insulation layer 20th

Gemäß Fig. 1e werden zum Antrieb des Schwingspiegels ge eignete Elektroden 110 und 120 auf der Rückseite auf einem isolierenden Sockel 100 angebracht, und der Sockel 100 wird auf die Siliziumsubstratschicht 30 gebondet oder geklebt. Das leitfähige hochdotierte Silizium des Schwingspiegels wirkt als Gegenelektrode, so daß Torsionsschwingungen in den mit T und T' gekennzeichneten Richtungen möglich sind, die eine solche Amplitude aufweisen, daß ein Teil des Schwingspiegels in den durchgeätzten Bereich 70 der Silizi umsubstratschicht 30 hineinragt.Referring to FIG. 1e of the oscillating mirror ge suitable electrodes are placed on the back on an insulating base 100 110 and 120 to the drive, and the base 100 is bonded to the silicon substrate layer 30, or glued. The conductive, highly doped silicon of the oscillating mirror acts as a counterelectrode, so that torsional vibrations in the directions labeled T and T 'are possible which have such an amplitude that part of the oscillating mirror projects into the etched-through region 70 of the silicon substrate layer 30 .

Fig. 2a-2e zeigen eine Querschnittsdarstellung der Pro zeßschritte gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Schwingspiegels. FIGS. 2a-2e show a cross-sectional view of the Pro zeßschritte according to a second preferred embodiment of the inventive method for producing an oscillating mirror.

Fig. 2a zeigt die gleiche Darstellung wir Fig. 1a, also eine übliche SOI-Struktur. Fig. 2a shows the same representation as Fig. 1a, that is, a common SOI structure.

Im Unterschied zur ersten Ausführungsform wird gemäß Fig. 2b zunächst das Ätzen der SOI-Schicht 10 bis zur Isolati onsschicht 20 zum Erzeugen des Inselbereichs 40 entspre chend dem Schwingspiegel, der über die beiden Verbindungs stege 50 mit dem den Inselbereich 40 umgebenden Bereich 60 der ersten Schicht verbunden ist, durchgeführt. Dies ge schieht wie bei der ersten Ausführungsform mittels eines geeigneten Trockenätzverfahrens mit hoher Lateralauflösung, beispielsweise des Plasmatrenchens.In contrast to the first embodiment, according to FIG. 2 b, the etching of the SOI layer 10 to the insulation layer 20 for producing the island region 40 is accordingly the oscillating mirror which crosses the two connecting webs 50 with the region 60 of the first region surrounding the island region 40 Layer is connected. As in the first embodiment, this is done by means of a suitable dry etching method with high lateral resolution, for example the plasma trench.

Gemäß Fig. 2c wird eine Anodisierung bei beispielsweise mit Gold entsprechend maskierter Rückseite durchgeführt, wobei eine Endpunkterkennung durch einen Spannungssprung bei vollständiger Anodisierung des zu bildenden Rück seiten-Kavernenbereichs 80 möglich ist. Eine elektrolytische Kon taktierung des hochdotierten Bulks erfolgt auf der Katho denseite. Gleichzeitig wird das Oxid der Zwischenschicht 20 direkt im Anodisierelektrolyt, beispielsweise Flußsäure, zur Bildung des Bereichs 85 durchgeführt. Durch geeignete Wahl der Anodisierungsparameter kann die Anodisierungsrate sehr viel größer als die Ätzrate der Isolationsschicht 20 aus Oxid eingestellt werden, wodurch nur ein geringes Un terätzen des Umgebungsbereichs der oberen SOI-Schicht 10 stattfindet. According to FIG. 2c, an anodization is carried out on the rear side masked with gold, for example, an end point detection being possible by a voltage jump with complete anodization of the rear side cavern area 80 to be formed. Electrolytic contacting of the heavily doped bulk occurs on the cathode side. At the same time, the oxide of the intermediate layer 20 is carried out directly in the anodizing electrolyte, for example hydrofluoric acid, to form the region 85 . By suitable choice of the anodization parameters, the anodization rate can be set much larger than the etching rate of the insulation layer 20 made of oxide, as a result of which only a slight underestimation of the surrounding area of the upper SOI layer 10 takes place.

Gemäß Fig. 2d erfolgt darauf das Lösen des porösen Sili ziums im Bereich 80 durch NH₃, verdünnte KOH oder ähnli chem.According to FIG. 2d, the porous silicon is then dissolved in the region 80 by NH ₃ , dilute KOH or similarly chem.

Gemäß Fig. 2e werden analog Fig. 1e zum Antrieb des Schwingspiegels geeignete Gegenelektroden 110, 120 ange bracht. Diese sind isoliert auf dem Sockel 100 vorgesehen, welcher beispielsweise durch Kleben oder durch Bonden, mit der SOI-Struktur verbunden wird.According to Fig. 2e suitable counter electrodes 110 , 120 are introduced analogous to Fig. 1e for driving the oscillating mirror. These are provided in isolation on the base 100 , which is connected to the SOI structure, for example by gluing or bonding.

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den Schwingspiegel im Pro zeßstadium von Fig. 1d bzw. Fig. 2d, wobei aus dieser Dar stellung die beiden Verbindungsstege 50 als Torsionsfedern deutlich erkennbar sind, welche die Drehachse A für den so gebildeten Schwingspiegel 40 definieren. Fig. 3 is a plan view of the oscillating mirror in the pro cess stage of Fig. 1d and Fig. 2d, from this Dar position, the two connecting webs 50 as torsion springs are clearly recognizable, which define the axis of rotation A for the oscillating mirror 40 thus formed.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise mo difizierbar.Although the present invention is based on a preferred one Embodiment described above, it is not limited to this, but in a variety of ways identifiable.

Beispielsweise können zusätzlich Elektroden auf die der dritten Schicht zugewandten Fläche des Inselbereichs aufge bracht werden.For example, electrodes can also be placed on the third layer facing surface of the island area be brought.

Auch ist die Erfindung nicht auf eine SOI-Struktur be schränkt, sondern für alle gängigen Materialien mikromecha nischer Vorrichtungen anwendbar. The invention is also not based on an SOI structure limits, but for all common materials micromecha African devices applicable.

Mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren lassen sich mikromechanische Schwingspiegel für sehr große Amplituden zum Einsatz in Baulasern, Barcode-Lasern, Raumüberwachung, Sitzbelegungserkennung in Kfz o. ä. herstellen.With the manufacturing method according to the invention micromechanical oscillating mirrors for very large amplitudes for use in construction lasers, barcode lasers, room surveillance, Establish seat occupancy detection in motor vehicles or similar.

Schließlich wurde in den obigen Ausführungsbeispielen eine Spiegelstruktur gezeigt, doch ist die Erfindung auch auf Strukturen anwendbar, bei denen der Inselbereich nicht ein Spiegelelement, sondern ein sonstiger mechanischer Aktor, wie z. B. ein Stellglied o. ä. ist. Finally, one in the above embodiments Mirror structure shown, but the invention is also based on Structures applicable where the island area is not a Mirror element, but another mechanical actuator, such as B. is an actuator or the like.

BezugszeichenlisteReference list

1010th

erste Schicht
first layer

2020th

zweite Schicht
second layer

3030th

dritte Schicht
third layer

4040

Inselbereich
Island area

5050

Verbindungsstege
Connecting bars

7070

, ,

8080

Rückseiten-Kavernenbereich
Rear cavern area

7575

, ,

8585

entfernter Bereich der zweiten Schicht
T, T' Torsionsschwingungsrichtungen
distant area of the second layer
T, T 'torsional vibration directions

100100

Sockel
base

110110

, ,

120120

Gegenelektroden
Counter electrodes

Claims

1. Herstellungsverfahren für eine mikromechanische Vor richtung, insbesondere für eine mikromechanische Schwing spiegelvorrichtung, mit den Schritten:
Bereitstellen einer dreischichtigen Struktur (10, 20, 30) mit einer ersten Schicht (10), einer zweiten Schicht (20) und einer dritten Schicht (30), wobei die zweite Schicht (20) zwischen der ersten und der dritten Schicht (10, 30) liegt;
Durchätzen der ersten Schicht (10) bis zur zweiten Schicht (20) zum Erzeugen eines auf der zweiten Schicht (20) lie genden Inselbereichs (40), der über einen oder mehrere Ver bindungsstege (50) mit dem den Inselbereich (40) umgebenden Bereich (60) der ersten Schicht (10) verbunden ist; und
Durchätzen eines Bereichs (70, 80) der dritten Schicht (30) bis zur zweiten Schicht (20) und Entfernen eines Bereichs (75, 85) der zweiten Schicht (20) unter dem Inselbereich (40) derart, daß der Inselbereich (40) um den einen oder die mehreren Verbindungsstege (50) Bewegungen, vorzugsweise Torsionsschwingungen, ausführen kann, die eine solche Amplitude aufweisen, daß ein Teil des Inselbereichs (40) in den durchgeätzten Bereich (70, 80) der dritten Schicht (30) hineinragt.1. Manufacturing method for a micromechanical device, in particular for a micromechanical oscillating mirror device, with the steps:
Providing a three-layer structure ( 10 , 20 , 30 ) with a first layer ( 10 ), a second layer ( 20 ) and a third layer ( 30 ), the second layer ( 20 ) between the first and the third layer ( 10 , 30 ) lies;
Etching through the first layer ( 10 ) to the second layer ( 20 ) to produce an island region ( 40 ) lying on the second layer ( 20 ), which is connected via one or more connecting webs ( 50 ) to the region surrounding the island region ( 40 ) ( 60 ) the first layer ( 10 ) is connected; and
Etching through an area ( 70 , 80 ) of the third layer ( 30 ) to the second layer ( 20 ) and removing an area ( 75 , 85 ) of the second layer ( 20 ) under the island area ( 40 ) such that the island area ( 40 ) around the one or more connecting webs ( 50 ) can execute movements, preferably torsional vibrations, which have such an amplitude that part of the island region ( 40 ) projects into the etched-through region ( 70 , 80 ) of the third layer ( 30 ).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das Durchätzen des Bereichs (70) der dritten Schicht (30), danach das Durchätzen der ersten Schicht (10) und danach das Entfernen des Bereichs (75) der zweiten Schicht (20) durchgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that first the etching through of the area ( 70 ) of the third layer ( 30 ), then the etching through of the first layer ( 10 ) and then the removal of the area ( 75 ) of the second layer ( 20 ) is carried out.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchätzen des Bereichs (70) der dritten Schicht (30) durch eine anisotrope Rückseitenätzung durchgeführt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the etching through of the region ( 70 ) of the third layer ( 30 ) is carried out by an anisotropic backside etching.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das Durchätzen der ersten Schicht (10) durch eine Trockenätzung durchgeführt wird.4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the etching through of the first layer ( 10 ) is carried out by dry etching.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das Durchätzen der ersten Schicht (10) und danach das Entfernen des Bereichs (85) der zweiten Schicht (20) und das Durchätzen des Bereichs (80) der dritten Schicht (30) durchgeführt wird.5. The method according to claim 1, characterized in that first the etching through of the first layer ( 10 ) and then the removal of the area ( 85 ) of the second layer ( 20 ) and the etching through of the area ( 80 ) of the third layer ( 30 ) is carried out becomes.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchätzen des Bereichs (80) der dritten Schicht (30) durch eine anodische Rückseitenätzung zum Porösmachen des Bereichs (80) der dritten Schicht (30) und anschließendes Entfernen des porös gemachten Bereichs (80) durchgeführt wird. 6. The method according to claim 5, characterized in that the etching through of the region ( 80 ) of the third layer ( 30 ) by an anodic back-side etching to make the region ( 80 ) of the third layer ( 30 ) porous and then removing the porous region ( 80 ) is carried out.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (85) der zweiten Schicht (20) direkt im Anodi sierelektrolyt entfernt wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the region ( 85 ) of the second layer ( 20 ) is removed directly in the anodizing electrode.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge kennzeichnet durch die Schritte des Aufbringens von Gegen elektroden (110, 120) auf einem Sockel (100) und Bonden des Sockels (100) auf die dritte Schicht (30) derart, daß die Gegenelektroden (110, 120) im wesentlichen gegenüber dem Inselbereich (40) liegen.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized by the steps of applying counter electrodes ( 110 , 120 ) on a base ( 100 ) and bonding the base ( 100 ) to the third layer ( 30 ) such that the counter electrodes ( 110 , 120 ) are essentially opposite the island area ( 40 ).

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge kennzeichnet durch den Schritt des Bereitstellens einer SOI-Struktur mit einer SOI-Schicht (10), welche unter Zwi schensetzen einer Isolationsschicht (20) auf einer Silizi umsubstratschicht (30) vorgesehen ist, als die dreischich tige Struktur (10, 20, 30).9. The method according to any one of the preceding claims, characterized by the step of providing an SOI structure with an SOI layer ( 10 ) which is provided with interposing an insulation layer ( 20 ) on a silicon substrate layer ( 30 ) than that three-layer structure ( 10 , 20 , 30 ).

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß als Verbindungsstege (50) schmale stehengelassene Bereiche der ersten Schicht (10) verwendet werden.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that narrow areas of the first layer ( 10 ) left standing are used as connecting webs ( 50 ).

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß als Verbindungsstege (50) schmale Bereiche einer vorzugsweise metallischen Zusatzschicht ver wendet werden.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that narrow areas of a preferably metallic additional layer are used as connecting webs ( 50 ) ver.